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1UNICAMP/IC/MO410/MC536/2003-5 - Slides do livro Database Management Systems 3ed, R. Ramakrishnan and J. Gehrke, McGrow-Hill, 2003.

Desenvolvendo Aplicaçõesde Banco de Dados

Capítulo 6


Índice Banco de dados e aplicações SQL embutido JDBC SQLJ Hibernate Stored procedures


Banco de Dados e Aplicações Banco de dados fazem uma coisa muito bem:

armazenar os dados para acesso eficiente. Nem todos os aspectos de uma aplicação são

modeláveis. Comportamento dinâmico. Como garantir que uma corrida vai sair da fila e

virar uma corrida efetivada?

Corrida Agendada

Corrida EfetivadaFila


Banco de Dados e Aplicações Não é possível separar dados de algoritmos!

Jim Gray: “We [the data] were separated from our procedural twin at birth”.

Temos que fazer a ponte entre o banco de dados e a aplicação.

Um problema: diferença de impedância. Procedural: Os bancos de dados trabalham apenas

com conjuntos de tuplas. OO: O modelo relacional não suporta diretamente

noções OO como herança, polimorfismo e agregação.


Modelos de Aplicação Onde colocar a lógica procedural?

Fora do SGBD (API) Dentro do SGBD (Stored Procedures, BDOO)

API BD

Stored ProceduresBD

API C

API Java (JDBC)

SQL/PSM

Java

SQL Embutido

SQLJ

Hibernate


Tecnologias SQL Embutido (API C, pré-processador) JDBC (API Java) SQLJ (API Java, pré-processador) Hibernate (API Java, mapeamento OR) SQL/PSM e Java (stored procedures)


SQL Embutido SQL pode ser chamado em um programa C/C++.

Um pré-processador converte os comandos SQL em chamadas especiais de API.

Depois o compilador C é usado para compilar o código.

As declarações SQL podem se referir às variáveis locais (incluindo variáveis especiais usadas para retorno de estado).

Deve existir uma declaração para conectar ao banco de dados correto.


SQL Embutido

Construções da linguagem: Conectando ao banco de dados:

EXEC SQL CONNECT Declarando variáveis:

EXEC SQL BEGIN (END) DECLARE SECTION Executando comandos do SQL:

EXEC SQL <statement>;


SQL Embutido: Variáveis

EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTIONchar c_sname[20]; //CHARACTER(20)long c_sid; //INTEGERshort c_rating; //SMALLINTfloat c_age; //REALEXEC SQL END DECLARE SECTION

Duas variáveis de “erro” especiais: SQLCODE (long, é negativa se um erro ocorreu) SQLSTATE (char[6], valores (códigos) predefinidos para

erros comuns)


Cursores Podemos declarar um cursor em uma relação ou uma

consulta (a qual gera uma relação). Podemos abrir um cursor, e repetidamente acessar uma tupla

e mover o cursor, até que todas as tuplas sejam acessadas (recuperadas). Podemos usar uma cláusula especial, chamada ORDER BY, nas

consultas que serão acessadas através de um cursor, para controlar a ordem na qual as tuplas serão retornadas.

• Os campos em ORDER BY também devem estar na cláusula SELECT. A cláusula ORDER BY, que ordena as tuplas da resposta, é somente

permitida no contexto de um cursor. Podemos também modificar / excluir uma tupla apontada

por um cursor.


Cursores: Um Exemplo

Retorna nomes dos marinheiros que reservaram um barco vermelho, em ordem alfabética

Note que é ilegal substituir S.sname por, por exemplo, S.sid na cláusula ORDER BY!

Podemos usar o comando FETCH para ler os valores do conjunto:

EXEC SQL DECLARE sinfo CURSOR FORSELECT S.snameFROM Sailors S, Boats B, Reserves RWHERE S.sid=R.sid AND R.bid=B.bid AND B.color=‘red’ORDER BY S.sname

FETCH sinfo INTO :sname


SQL Embutido: Um Exemplochar SQLSTATE[6];EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTIONchar c_sname[20]; short c_minrating; float c_age;EXEC SQL END DECLARE SECTIONc_minrating = random();EXEC SQL DECLARE sinfo CURSOR FOR

SELECT S.sname, S.age FROM Sailors SWHERE S.rating > :c_minratingORDER BY S.sname;

do {EXEC SQL FETCH sinfo INTO :c_sname, :c_age;printf(“%s is %d years old\n”, c_sname, c_age); //imprimindo

} while (SQLSTATE != ‘02000’);EXEC SQL CLOSE sinfo;


SQL Dinâmico Consultas SQL nem sempre são conhecidas em

tempo de compilação (e.g., planilha, gráficos que precisam acessar o SGBD):

Permite o acesso a API do banco de dados.

Exemplo:char c_sqlstring[ ]={“DELETE FROM Sailors WHERE raiting>5”};

EXEC SQL PREPARE readytogo FROM :c_sqlstring;

EXEC SQL EXECUTE readytogo;


APIs Para Banco de Dados

Ao invés de modificar o compilador, adicionar uma biblioteca com as chamadas ao banco de dados (API)

Interface padronizada especial: procedimentos/objetos Passar strings SQL da linguagem de programação,

apresentar os resultados de uma forma mais amigável JDBC da Sun: Java API Considera o SGBD neutro

um “driver” captura as chamadas e as traduz no código do SGBD específico

o banco de dados pode estar em uma rede


JDBC: Arquitetura

Quatro componentes da arquitetura: Aplicações (inicia e termina as conexões, submete

as declarações SQL) “Driver Manager”- (Gerenciador de Driver) (carrega

o driver JDBC) Driver (conecta a fonte de dados, transmite

requisições e retorna /traduz os resultados e os códigos de erro)

“DataSource” - (fonte de dados) (processa as declarações SQL e retorna os resultados)


JDBC: ArquiteturaQuatro tipos de drivers:Bridge:

Traduz as funções JDBC chamadas por uma API não nativa.Exemplo: JDBC-ODBC bridge. Pode alterar a performance.

Tradutor direto para a API nativa, via “non-Java-Driver”: Acessa diretamente o DataSource. O driver deve estar instalado em todas as estações que

rodam a aplicação.Network bridge:

Envia comandos pela rede para um servidor, que traduz as requisições do JDBC para métodos específicos do SGBD. Precisa apenas de um pequeno driver JDBC em cada cliente.

Tradutor direto para a API nativa via driver Java: Converte as chamadas JDBC para acesso direto ao

DataSource, sem camadas intermediárias. Precisa do driver Java específico do SGBD para cada cliente.


JDBC: Classes e InterfacesOs passos para enviar uma consulta ao banco

de dados:

i) Carregar o driver JDBCii) Conectar à fonte de dados

Conexão ao datasource, autenticação e alocação de recursos.

iii) Executar o SQL


Gerenciamento do Driver JDBC Todos os drivers são gerenciados pela classe

DriverManager Carregando o driver JDBC:

No código Java:Class.forName(“oracle.jdbc.driver.Oracledriver”);

Quando iniciamos a aplicação Java (na linha de comando):-Djdbc.drivers=oracle.jdbc.driver.Oracledriver


Conexões no JDBCInteragimos com uma fonte de dados(datasource) através

de sessões. Cada conexão identifica uma sessão lógica.

JDBC URL:jdbc:<driver>:<otherParameters>

Exemplo:String url=“jdbc:oracle:www.bookstore.com:3083”;Connection con;try {

con = DriverManager.getConnection(url,usedId,password);} catch (SQLException excpt) { …}


Interface da Classe Connection public int getTransactionIsolation() e

void setTransactionIsolation(int level)Define um nível de isolamento para a conexão corrente.

void setReadOnly(boolean b) evoid setReadOnly(boolean b)

Especifica se as transações na conexão são somente leitura public boolean getAutoCommit() and

void setAutoCommit(boolean b)Se autocommit está ativo, então cada declaração SQL é

considerada uma transação individual. Do contrário, uma transação é salva usando commit(), ou abortada usando rollback().

public boolean isClosed()Verifica se a conexão ainda está aberta.


Executando Declarações SQL

Três formas diferentes de executar declarações SQL: Statement (declarações SQL executadas uma vez) PreparedStatement (declarações SQL compiladas no

servidor) CallableStatment (chamadas de stored procedures)


Executando Declarações SQL

String sql=“INSERT INTO Sailors VALUES(?,?,?,?)”;PreparedStatment pstmt=con.prepareStatement(sql);pstmt.clearParameters();pstmt.setInt(1, sid);pstmt.setString(2, sname);pstmt.setInt(3, rating);pstmt.setFloat(4, age);

// sabemos que nenhuma linha é retornada, então usamos executeUpdate()

int numRows = pstmt.executeUpdate();


ResultSets

PreparedStatement.executeUpdate somente retorna o número de registros afetados

PreparedStatement.executeQuery retornam dados, encapsulados em um objeto ResultSet (um cursor)

ResultSet rs=pstmt.executeQuery(sql);// rs é um novo cursorWhile (rs.next()) { // processa os dados}


ResultSets

Um ResultSet é um cursor muito poderoso: previous(): move uma linha para trás absolute(int num): move para a linha com o

número especificado relative (int num): move para frente ou para

trás a quantidade de linhas especificada first() and last(): primeira e última linhas,

respectivamente


Tipos de Dados em Java e SQL

getTimestamp()java.sql.TimeStampTIMESTAMPgetTime()java.sql.TimeTIMEgetDate()java.sql.DateDATEgetFloat()DoubleREALgetInt()IntegerINTEGERgetDouble()DoubleFLOATgetDouble()DoubleDOUBLEgetString()StringVARCHARgetString()StringCHARgetBoolean()BooleanBITResultSet get methodJava classSQL Type


JDBC: Exceções e Alertas

Chamadas de java.sql podem levantar uma SQLException se um erro ocorrer.

SQLWarning é uma subclasse de SQLException; (não são levantadas e sua existência tem que ser explicitamente testada)


JDBC: Exceções e Alertastry { stmt=con.createStatement(); warning=con.getWarnings(); while(warning != null) { // tratando SQLWarnings; warning = warning.getNextWarning(): } con.clearWarnings(); stmt.executeUpdate(queryString); warning = con.getWarnings(); …} //end trycatch( SQLException SQLe) { // tratando a exceção}


Metadados do Banco de Dados

O objeto DatabaseMetaData fornece informações sobre o Sistema de Banco de Dados.

Ex:DatabaseMetaData md = con.getMetaData();// imprime informações sobre o driver:System.out.println(

“Name:” + md.getDriverName() +“version: ” + md.getDriverVersion());


Metadados do Banco de Dados

DatabaseMetaData md=con.getMetaData();ResultSet trs=md.getTables(null,null,null,null);String tableName;While(trs.next()) { tableName = trs.getString(“TABLE_NAME”); System.out.println(“Table: “ + tableName); // imprime todos os atributos ResultSet crs = md.getColumns(null,null,tableName, null); while (crs.next()) { System.out.println(crs.getString(“COLUMN_NAME” + “, “); }}


JDBC: Um ExemploConnection con = // conecta à base de dados DriverManager.getConnection(url, ”login", ”pass"); Statement stmt = con.createStatement(); // set up stmtString query = "SELECT name, rating FROM Sailors";ResultSet rs = stmt.executeQuery(query);try { // trata exceções // loop para imprimir as tuplas while (rs.next()) { String s = rs.getString(“name"); Int n = rs.getFloat(“rating"); System.out.println(s + " " + n); }} catch(SQLException ex) { System.out.println(ex.getMessage () + ex.getSQLState () + ex.getErrorCode ());}


SQLJ

Complementa o JDBC com um modelo estático de consulta: O compilador pode realizar verificações de sintaxe, verificações de tipos fortes, consistência da consulta com o esquema Todos os argumentos sempre pertencem a mesma variável:

#sql var= { SELECT name, rating INTO :name, :rating FROM Books WHERE sid = :sid };

Compare ao JDBC:PreparedStatement stmt = connection.prepareStatement(“SELECT name, rating FROM Books WHERE sid = ?”);stmt.setInt(1, sid);ResultSet var = stmt.executeQuery();


SQLJ: Uma Visão Geral

Classes runtimeBD

SQL BD

Programa .sqlj

SQLJ Translator

Programa .java

Compilador Java

Programa .class


Vantagens Detalhes são escondidos; mais legível. Verificação sintática do SQL em tempo de

compilação. Desvantagens

Exige um passo extra de pré-compilação. O programa resultante não é Java; quebra

ferramentas. Mensagens de erro que não refletem o código criado.

SQLJ: Uma Visão Geral


Código SQLJInt sid; String name; Int rating;#sql iterator Sailors(Int sid, String name);Sailors sailors;

#sql sailors = { SELECT sid, name

FROM Sailors WHERE rating = :rating};

// exibe os resultadoswhile (sailors.next()) { System.out.println(sailors.sid + sailors.name));}sailors.close();


SQLJ IteratorsDois tipos de iterators (“cursores”): Named iterator

Precisa de um tipo e um nome de variável, e então permite recuperar as colunas pelo nome.

Exemplo no slide anterior. Positional iterator

Precisa somente de um tipo de variável, e usa então a construção FETCH .. INTO:

#sql iterator Sailors(Int, String);Sailors sailors;#sql sailors = …while (true) { #sql {FETCH :sailors INTO :sid, :name} ; if (sailors.endFetch()) { break; } // processa as informações do navegador}


Hibernate: Arquitetura O diagrama mostra

Hibernate usando o banco de dados e configuração de dados para fornecer serviços e objetos persistentes para a aplicação.

Aplicação

Objetos Persistentes

Objetos Transientes

HibernateConfig. + Mapeamento XML

Banco de Dados


Hibernate: Mapeamento Classes Persistentes: São classes compostas de

métodos get() and set() para todos os atributos de uma tabela de uma determinada relação.

Mapeamento de um objeto em relacional que pode ser definido em um documento XML. Este documento é necessário para leitura e escrita na tabela e representação das relações entre esta e outras tabelas.


Hibernate: Manipulação de Dados Classes e métodos para manipulação dos

dados que compõem as tabelas dos relacionamentos.

Geralmente chamados classes DAO. Contém lógica que permite a comunicação

com o servidor a partir de uma transação particular onde dados podem ser inseridos, atualizados, apagados, recuperados entre outras ações.


Hibernate: Exemplo de Classes Persistentes

public class Blog { private Long id; private String name;

public Long getId() { return id; } public void setId(Long id) { this. id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) {

this.name = name; }}


Hibernate: Exemplo de Mapeamento<hibernate-mapping> <class name = “blog” table = “BLOGS”> <id name = “id” column = “BLOG_ID”> <generator class = “native”/> </id> <property name = “name” column=“Name” not-null=“true” unique=“true”/> <bag name=“items” lazy=“true” order-by=“DATE_TIME” cascade=“all”> <key column=“BLOG_ID”/> <one-to-many class=“blogItem”> </bag> </class></hibernate-mapping>


Hibernate: Exemplo de Códigopublic class BlogMain {

public Blog createBlog(String name) throws HibernateException {Blog blog = new Blog();blog.setName = name;Session session = _sessions.openSession();Transaction tx = nulltry {

tx = session.beginTransaction; session.save(Blog); tx.commit();} catch(HibernateException he) {

throw he;} finally {

session.close();}return Blog

}


Stored Procedures O que é um stored procedure:

Um programa executado através de uma simples declaração SQL

É executado no espaço de processo do servidor Vantagens:

Pode encapsular a lógica da aplicação enquanto permanece “fechado” para os dados

Reuso da lógica da aplicação por diferentes usuários

Evita o retorno de tuplas uma a uma através de cursores


Por Que Utilizar Procedures? Eles permitem que o servidor efetue operações complexas em seus

bancos de dados sem envolver o software cliente. Eles podem ser compartilhados por todas as aplicações cliente que

acessam o banco de dados. Não é necessário programar a mesma lógica dentro de cada aplicação; em vez disso você só programa e testa ela uma vez no servidor.

Eles reduzem tráfico na rede. Stored procedures permitem que você divida tarefas complexas em

módulos menores e mais lógicos. Stored procedures são bastante úteis para efetuar tarefas de

processamento periódico. Procedures fornecem melhor concorrência entre o cliente e o

servidor. Finalmente, stored procedures geralmente melhoram a segurança.


Stored Procedures: ExemplosCREATE PROCEDURE ShowNumReservations

SELECT S.sid, S.sname, COUNT(*)FROM Sailors S, Reserves RWHERE S.sid = R.sidGROUP BY S.sid, S.sname

Stored procedures podem ter parâmetros: Três diferentes modos: IN, OUT, INOUT

CREATE PROCEDURE IncreaseRating(IN sailor_sid INTEGER, IN increase INTEGER)

UPDATE SailorsSET rating = rating + increaseWHERE sid = sailor_sid


Stored Procedures: ExemplosStored procedures não precisam ser escritos em

SQL:

CREATE PROCEDURE TopSailors(IN num INTEGER)

LANGUAGE JAVAEXTERNAL NAME “file:///c:/storedProcs/rank.jar”


Chamando Stored Procedures

EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTIONInt sid;Int rating;EXEC SQL END DECLARE SECTION

// atribuindo a sid e rating os valores:

EXEC CALL IncreaseRating(:sid,:rating);

Em SQL embutido:


Chamando Stored ProceduresJDBC:CallableStatement cstmt=

con.prepareCall(“{call ShowSailors}”);ResultSet rs = cstmt.executeQuery();while (rs.next()) { …}

SQLJ:#sql iterator ShowSailors(…);ShowSailors showsailors;#sql showsailors={CALL ShowSailors};while (showsailors.next()) { …}


SQL/PSMA maioria dos SGBDs permitem aos usuários escrever

stored procedures em uma linguagem simples de uso geral (parecida com o SQL) O padrão SQL/PSM é um representante

Declarando um procedure:CREATE PROCEDURE name(p1, p2, …, pn)//declarações de variáveis locais//código do procedimento;Declarando uma função:CREATE FUNCTION name (p1, …, pn) RETURNS sqlDType//declarações de variáveis locais//código da função;


Principais Construções SQL/PSMCREATE FUNCTION rate Sailor

(IN sailorId INTEGER) RETURNS INTEGER

DECLARE rating INTEGERDECLARE numRes INTEGERSET numRes = (SELECT COUNT(*) FROM Reserves R

WHERE R.sid = sailorId)IF (numRes > 10) THEN rating =1;ELSE rating = 0;END IF;RETURN rating;


Principais Construções SQL/PSM Variáveis locais (DECLARE) Retorno (RETURN) de valores de função

(FUNCTION) Atribui variáveis com SET Laços e controles de fluxo:

IF (condição) THEN declarações;ELSEIF (condição) declarações;… ELSE declarações; END IF;

LOOP declarações; END LOOP

Consultas podem fazer parte das expressões Podem usar cursores naturalmente sem “EXEC SQL”


Resumo Não é possível separar dados de algoritmos! Podemos colocar a lógica procedural:

Fora do SGBD (API) Dentro do SGBD

APIs fazem a ponte entre a aplicação e o SGBD. SQL Embutido: Uma forma de minimizar a

complexidade da API. Usa um pré-processador.

O mecanismo de cursor permite operar em registros individuais.


Resumo SQLJ: SQL Embutido para Java. Hibernate: Uma forma OO de esconder a

complexidade da API. Stored procedures executam a lógica da

aplicação diretamente no servidor. Podem ser escritos em várias linguagens (SQL/PSM, Java e outras).

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